CN101204034A - 用于通过wdm链路分配量子密钥的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于通过波分复用(WDM)链路在发射机和接收机之间实现量子密钥分配的系统和方法。所述方法包括在WDM链路上提供一个或多个量子信道以及一个或多个传统信道；对一个或多个量子信道以及一个或多个传统信道中的每一个指定不同的波长；在每个量子信道上传送单光子信号；以及在每个传统信道上传送数据。所述数据包括传统数据和触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步。所有的信道都具有1550nm左右的波长。WDM链路可为3－信道WDM链路，包括两个用于传送单光子信号的量子的量子信道，以及一个用于传送传统数据或触发信号的传统信道。

Description

用于通过WDM链路分配量子密钥的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于传送加密数据的通信系统和方法。特别地，本发明涉及被称为通过波分复用(WDM)链路分配量子密钥的技术。
背景技术
密码学的目的是通过使用秘密随机比特序列(被称为密钥)在发射机和接收机之间以理想的保密性交换消息。当建立密钥之后，可在传统的信道上安全地传送随后的消息。为此，安全密钥分配是密码学中的基本问题。然而原则上，经典信号是被动地受到监控的，因此传统的密码学并没有提供用于保证密钥分配的安全性的工具。发射机和接收机不知道何时发生了窃听。
然而，可通过使用量子密钥分配(QKD)技术实现安全密钥分配。量子密钥分配被认为是代替传统密钥分配的自然选择物，因为其可通过量子力学的不确定性原理提供根本的安全性，即，窃听者的任何窃听行为都将不可避免地修改系统的量子状态。因此，尽管窃听者可通过测量得到量子信道中的信息，但是发射机和接收机将检测到窃听并可因此而改变密钥。
已经开发出多种用于在光纤系统上执行QKD的系统。量子密码学已用于在两个用户之间实现量子密钥的点对点分配。如图1所示，现有技术中的量子密码学系统使用两个不同的链路。其中之一用于通过光纤传送量子密码，而另一个则通过因特网或另外的光纤传送全部数据。
然而，人们期望在目前部署的商业光学网络中应用量子密码学。但是，至今仅报道了关于1,300nm网络上的量子密钥分配的几种研究。所报道的系统存在的一个问题在于，难以在标准的单模光纤中长距离地传送1,300nm的信号。因此，在长距离传输中，波长为1,550nm左右的量子密钥分配是优选的。此外，可以认为，在具有量子信道的网络中不应该存在强信号(例如，传统数据)，或者在量子信道和传统信道之间需要大的波长间隔，以降低来自强信号的干扰。
然而，在已建立的商业光学网络中并不是这样的，因为在使用WDM传输的当前的光纤通信网络中，存在许多可对量子信道产生严重干扰的强信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于量子密钥分配的通信系统，其中，可通过简单地添加用于量子信道的波长作为量子密钥分配，在当前商业光学链路中实现量子密钥分配。
本发明提供了一种通过波分复用(WDM)链路在多个发射单元和多个接收单元之间进行量子密钥分配的方法，包括1)在WDM链路上提供多个WDM信道，分别用于使所述发射单元与所述接收单元耦合，所述WDM信道包括多个量子信道和多个传统信道；2)对所述WDM信道中的每一个指定不同的波长；3)在每个所述量子信道上传送单光子信号；以及4)在每个所述传统信道上传送数据，所述数据包括传统数据和触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步。
在本发明的优选实施方式中，指定给所述WDM信道的波长为1,550nm左右。
本发明进一步提供了一种用于通过波分复用(WDM)光学链路以1,550nm左右的波长分配量子密钥的通信系统，所述系统包括：多个发射单元，包括多个量子发射单元和多个传统发射单元；多个接收单元，包括多个量子接收单元和多个传统接收单元；以及将所述发射单元链接于所述接收单元的WDM链路。此外，所述WDM链路包括多个WDM信道，并且所述WDM信道可进一步包括多个量子信道和多个传统信道，所述多个量子信道分别用于在所述量子发射单元和所述量子接收单元之间传输单光子信号，所述多个传统信道分别用于在所述传统发射单元和所述传统接收单元之间传输数据。
在本发明的某些实施方式中，在所述传统信道上传送的数据包括传统数据或触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步。此外，每个所述WDM信道指定有互不相同的波长，以使所述WDM信道在所述WDM链路上在波长上复用。
根据本发明的一方面，可通过使用WDM技术实现WDM链路上具体用户(例如发射机和接收机)之间的量子密钥分配。所述发射机可包括一个或多个量子发射单元以及一个或多个传统发射单元。所述接收机可包括分别对应于所述一个或多个量子发射单元的一个或多个量子接收单元、以及分别对应于所述一个或多个传统发射单元的一个或多个传统接收单元。此外，链接所述发射机和所述接收机的所述WDM链路可包括一个或多个量子信道以及一个或多个传统信道，所述一个或多个量子信道分别用于在所述一个或多个量子发射单元与所述一个或多个量子接收单元之间传送单光子信号，所述一个或多个传统信道分别用于在所述一个或多个传统发射单元和所述一个或多个传统接收单元之间传送数据。所述数据包括传统数据或触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步。此外，所述传统信道和所述量子信道中的每个可指定有互不相同的波长，以使所述传统信道和所述量子信道可在所述WDM链路上在波长上复用。
根据本发明的另一方面，所述通信系统的所述WDM链路可为包括两个量子信道和一个传统信道的3-信道WDM链路。在所述传统信道上传送的数据可包括用于使所述量子信道同步的触发信号。因此，所述传统信道还可起到触发信道的作用，以使所述系统同步。所述传统信道和所述量子信道中的每一个指定有互不相同的波长，并且所述传统信道和所述量子信道在所述WDM链路上由适用于长距离传输的1,550nm左右的波长复用。
基于将多个不同波长结合到由WDM链路提供的单光纤中的WDM技术，通过与传统通信信号共享公共光纤，可容易地在当前商业光纤链路中处理所述量子密钥分配。
此外，本发明中使用了差动调相(differential phase modulation)技术，以克服系统中温度偏移和相位偏移的影响，这样也可使系统稳定。
附图说明
图1示出了现有技术中用于量子密钥分配的通信系统；
图2示出了根据本发明的、用于通过多用户WDM网络实现量子密钥分配的通信系统的示意图；
图3示出了根据本发明的、通过WDM链路实现量子密钥分配的示意图；
图4示出了根据本发明的、在3-信道WDM链路上分配量子密钥的实施方式的示意图；
图5示出了在本发明的量子信道中使用的、利用差动调相技术的自动补偿结构；以及
图6a和6b示出了在图4所示的3-信道WDM链路上实现量子密钥分配的详细结构。
具体实施方式
下面将参照附图详细介绍本发明。
WDM是本发明中采用的关键技术，其利用光的平行性质将多个不同波长组合到单光纤中，从而可实现根据本发明的通过多用户WDM链路进行量子密钥分配。借助于WDM，系统可根据WDM支持的波长数量，同时建立允许数量的不同的秘密密钥。
例如，在图2中示出了根据本发明一个实施方式的、用于通过多用户WDM网络实现量子密钥分配的通信系统。该通信系统包括指定有λ1-λN的波长的N个量子信道，用于通过WDM链路将N个量子发射单元130和N个量子接收单元140相连；以及指定有λN+1到λN+M的波长的M个传统信道，用于通过WDM链路将M个传统发射单元330和M个传统接收单元340相连(其中N和M为正整数)。WDM链路包括阵列波导光栅(AWG)402和401以及单光纤500。在此实施方式中，通过使用AWG 401和AWG 402，使具有不同波长(λ1-λN+M)的量子信道和传统信道在单光纤500中复用。这样，可通过使用WDM技术实现具体的量子发送单元和量子接收单元之间的量子密钥分配。
图3示出了根据本发明的、通过WDM链路在多个用户中的具体用户之间(例如，在发射机和期望的接收机之间)实现量子密钥分配的实施方式。如图3所示，发射机711具有一个或多个量子发射单元以及一个或多个传统发射单元。接收机721具有分别对应于所述一个或多个量子发射单元的一个或多个量子接收单元，以及分别对应于所述一个或多个传统发射单元的一个或多个传统接收单元。
链接发射机711和接收机721的WDM链路包括AWG 401、光纤501以及另一个AWG 402。WDM链路用于复用量子发射单元和相应的量子接收单元之间的一个或多个量子信道以传送单光子信号，并用于复用传统发射单元与传统接收单元之间的一个或多个传统信道以传送数据。在此实施方式中，数据进一步包括触发信号，用于使量子信道上的单光子信号的传输同步。此外，传统信道和量子信道中的每一个都指定有互不相同的波长，且传统信道和量子信道在WDM链路上由1,550nm左右的波长复用。
图4示出了通过3-信道WDM链路在发射机和接收机之间实现量子密钥分配的实施方式。发射机712包括第一量子发射单元110、第二量子发射单元210以及传统发射单元310。接收机722包括对应于第一量子发射单元110的第一量子接收单元120、对应于第二量子发射单元210的第二量子接收单元220、以及对应于传统发射单元310的传统接收单元320。3-信道WDM链路包括AWG 401、光纤502以及另一个AWG 402，用于复用两个量子信道100和200以及一个传统信道300。在两个量子发射单元110和210以及两个量子接收单元120和220之间分别提供量子信道100和200，用于传送单光子(量子密钥)。在传统发射单元310和传统接收单元320之间提供传统信道300，用于传送数据。在此实施方式中，数据包括发送到量子发射单元110和210的触发信号S1，以及发送到量子接收单元120和220的触发信号S2，从而使量子信道100和200上的单光子传输同步。两个量子信道100和200以及传统信道300分别指定有不同波长λ1、λ2和λ3，所述波长均为与标准光学链路兼容的1,550nm左右。
这样，通过在当前商业光学链路中简单地添加用于量子信道的另一个波长作为量子密钥分配，便可方便地在当前商业光学链路中实现量子密钥分配。此外，在1,550nm的光学波长下，光纤损耗为0.2dB/km，相比于相同比特率的量子密码学系统在1,300nm波长下的光纤损耗，其可转化为传输距离上的大幅增加。
在量子信道100和200中，可使用BB84协议。为了实现BB84协议，需要在两个非正交基中具有四个状态，每个非正交基具有两个正交状态。例如，四个相位{0，π/2，π或3π/2}可作为四个状态。此外，{0，π}对应于一个基，其可通过选择测量基础相移为0实现。同样，{π/2，3π/2}是另一个基，其对应于相移为π/2的测量选择。这四个状态可由下式表示：
对于“0”，|′0′>＝1(|0>+|π/2>)
对于“1”，|′1′>＝1(|π>+|3π/2>)
从上述波函数可以明显看出，对于逻辑0来说，相移0和π/2分别具有50％的概率。逻辑1也是如此。
在本发明的量子信道中，使用了利用差动调相技术的自动补偿结构。例如，如图5所示，在量子信道100(其与量子信道200类似)中，将发射机712处的相位调制器112提供的相移ΔA添加到从接收机722传播到发射机712的两个相邻脉冲中的第一脉冲中。当两个脉冲被法拉第旋转镜111反射之后返回接收机侧时，将接收机722处的相位调制器122提供的相移ΔB添加到第二脉冲中。当由延迟装置127延迟之后的第一和第二脉冲到达分束器123时，将发生干涉，且相位差将为ΔA-ΔB。因此，仅保留了相差。由于在每个量子信道中的接收机侧干涉的两个脉冲中的每个在传播相同的距离时会经历相同的改变，因此，这种布置使得该结构能补偿干涉区域中传播的两个脉冲所受到的误差，所述误差由温度变化、偏振变化以及路径变化引起。这里我们假设由温度变化、偏振变化和距离改变引起的另一个相移δ施加于相同信道中的两个脉冲上。
相移δ通常在不同时间由于以上因素的变化而改变。然而，当以上所述的因素在两个相邻脉冲之间的时间间隔内相对变化较慢时，由于两个相邻脉冲经历了信道中相似的变化，因此对于所述两个相邻脉冲来说，相移δ几乎是相等的。对于第一脉冲，其相移为ΔA+δ，但对于第二脉冲，具有相移δ+ΔB。因此，在接收机侧的干涉区域，因为由上述因素引起的相移δ可抵消，所以两个返回脉冲之间的相差是ΔA-ΔB。由于量子信道200类似于量子信道100，因此本发明的量子信道100和200的配置可克服由温度、偏振和距离的变化引起的波动。理论上，在该配置中可获得理想的干涉。
下面参照图6a和6b说明通过3-信道WDM链路实现量子密钥分配的原理的详细结构。
在量子信道100中，接收机722处的激光器124通过循环器125将功率为0dBm的脉冲串发射到WDM链路中。脉冲串中的每个脉冲将通过50/50的分束器123分为两个脉冲，第一脉冲和第二脉冲。第一脉冲穿过上方路径1231，在击中偏振分束器121之前具有由延迟装置127(例如，光纤的延迟线)设置的26ns延迟。在第二脉冲从发射机返回之前，不使用上方路径1231中的相位调制器122。第二脉冲穿过下方(较短)路径1232直接到达分束器121的输入端口。
在穿过分束器121之后，得到具有正交偏振和相互之间存在26ns延迟的两个脉冲。这两个脉冲然后进入阵列波导光栅(AWG)402，通过例如8.5km的单播光纤502传播，进入另一个阵列波导光栅401，然后在发射机712处从信道100中的AWG 401中离开。
然后由90/10的分束器115将脉冲再次拆分，并且由探测器113探测从分束器115的90％端口射出的光子，用于控制可变衰减器114使返回脉冲衰减以获得单光子脉冲。从分束器115的10％端口射出的两个脉冲将没有衰减地首先穿过衰减器114。然后其将穿过相位调制器112到达法拉第镜111。在由法拉第旋转镜111反射之后，两个脉冲的偏振旋转了90°。
然后由相位调制器112将随机数信号发生器(未示出)生成的随机相移0、π/2、π或3π/2插入到两个返回脉冲中的第一个。然后当两个返回脉冲再次穿过衰减器114时，将其衰减生成脉冲中的单光子。将探测器313生成的触发信号S1用来同步相位调制器112，以调整来自法拉第镜111的第一返回脉冲，以及同步来自探测器113的衰减控制信号，以将两个返回脉冲衰减为单光子。这里来自探测器313的触发信号S1应该具有适当的延迟，以使来自数据信号发生器的相移信号与第一返回脉冲同步。同样，来自探测器113的用于控制衰减器114的信号具有电延迟，以当两个光脉冲在其返回路径中穿过衰减器114时使其衰减。最后，在穿过AWG 401、8.5km的标准单模光纤502和AWG 402之后，两个脉冲通过偏振分束器121和分束器123之间的相对的路径返回到接收机722。因此，两个脉冲可同时到达分束器123，并在分束器123处生成全息结构的干涉或破坏性的干涉，以使单光子探测器126能探测到单光子。
通过在相位调制器122中将相移设置为0或π/2，接收机722可随机地并独立地选择测量基础，从传统数据信道300中的镜311返回的脉冲中得到的触发信号S2使所述测量基础同步。将结果存储在计算机600中。接收机侧的全部光纤都是保偏光纤，系统中需要这种光纤保证将发生干涉的两个单光子脉冲在穿过干涉仪的不同路径之后，其偏振是不变的。
类似于第一量子信道100，第二量子信道200包括法拉第镜211、相位调制器212、探测器213、可变衰减器214、90/10分束器215、AWG 401、光纤500、AWG 402、偏振分束器221、相位调制器222、分束器223、激光器224、循环器225、单光子探测器226以及延迟装置227。由于除了量子信道200的延迟装置227设置的时间延迟为21ns、以及独立的测量基础和独立于信道100的随机相移之外，信道200的配置和原理与量子信道100类似，因此，略去对量子信道200的详细描述。
在传统信道300中，公共激光器324在接收机侧将具有2dBm功率的脉冲发射至50/50分束器321中。通过50/50分束器321之后，脉冲进入AWG 402，在8.5km的单模光纤500中传播，然后穿过AWG401，接着由探测器313探测到一半脉冲。将探测到的脉冲作用为第一触发信号S1，以通过适当的延迟使相位调制器112和212与量子信道100和200中其各自的脉冲同步。将由镜311反射另一半脉冲，以将使其返回到接收机。探测器326也将探测到所述另一半脉冲以生成第二触发信号S2，用于分别触发单光子探测器126和226以测量量子信号的干涉，并用于分别触发相位调制器122和222以选择接收机侧的测量基础。
数据通信信道300还可起到具有高激光功率的普通光学通信信道的作用，所述高激光功率例如在该实施方式中由激光器324发射的2dBm。表1中列出了三个信道的波长和脉冲宽度。
                   表1波长和脉冲宽度
  信道   100   200   300
  波长(nm)   1549.33   1551.18   1557.35
  脉冲宽度(ns)   2.5   2.5   2.
在系统中执行BB84协议。我们使用100kHz的信号用于相位调制和同步。如图1所示，对于量子信道100和200，脉冲宽度是2.5ns，对于传统信道300，脉冲宽度是20ns。为了减少信道之间的串扰，尤其是弱量子信道100和200与强信号信道(传统信道300)之间的串扰，必须小心地布置波长。这里，量子信道100和传统信道300之间的间隔大约为8nm，量子信道200和传统信道300之间的间隔大约为6nm。
在该实施方式中，使用单光子探测器126和226来测量单光子。在100kHz、测量宽度为2.5ns的门控模式下，单光子探测器126和226的暗计数为40Hz，因此，测量暗计数的概率为4.0×10-4。单光子探测器126和226的效率大于10％。在发射机侧，每个脉冲的平均光子计数应该小于0.1，以保证在该实施方式中，当脉冲再次穿过可变衰减器114时，可从每个脉冲中得到单光子。对于17dB的总传输损耗，可探测到大约2％的单光子。考虑由于BB84协议引起的3dB损耗后，理论上大约1％的单光子可用于量子密钥分配。
           表2实验结果
  信道   100   200
  密钥率(kb/s)   0.75   0.49
  错误概率(％)   2.2   4.396
在实验上，单光子探测器126和226的计数率为100k/s，且其效率大于10％。为了保证脉冲中的单光子，本发明的实施方式中，每个脉冲的平均光子计数应该小于0.1。因此，可变衰减器114和214中的计数率应该低于10k/s。根据该实施方式，实验得到的计数率为7.67k/s。考虑传输效率、错误率以及探测器效率之后，信道100中可得到0.75kbps的量子密钥，其中串扰引起2.2％的错误概率。由于信道200中的单光子非常弱，因此，所述错误概率的大部分来自信道300，少部分来自信道200。同样，信道200中，量子密钥率为0.49kbps，且串扰引起4.396％的错误概率。因为信道200的波长比信道100的波长更紧接传统通信信道的波长，所以信道200中的串扰大于信道100中的串扰。
尽管结合实施方式对本发明进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，可以各种其它方式实施本发明。可预期，本发明的范围由权利要求限定，而不应受到摘要中的描述和/或具体实施方式中的详细说明的限定。

Claims (20)

1.一种通过WDM链路在多个发射单元和多个接收单元之间分配量子密钥的方法，包括：
在WDM链路上提供多个WDM信道，分别用于使所述发射单元与所述接收单元耦合，所述WDM信道包括多个量子信道和多个传统信道；
对所述多个WDM信道中的每一个指定不同的波长；
在每个所述量子信道上传送单光子信号；以及
在每个所述传统信道上传送数据，所述数据包括传统数据或触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步。
2.一种用于量子密钥分配的通信系统，包括：
多个发射单元，包括多个量子发射单元和多个传统发射单元；
多个接收单元，包括多个量子接收单元和多个传统接收单元；以及
将所述发射单元链接于所述接收单元的WDM链路，
其中，所述WDM链路包括多个WDM信道，所述WDM信道包括多个量子信道和多个传统信道，所述多个量子信道分别用于在所述量子发射单元和所述量子接收单元之间传输单光子信号，所述多个传统信道分别用于在所述传统发射单元和所述传统接收单元之间传输数据，
其中，所述数据包括传统数据或触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步，
其中，每个所述WDM信道指定有互不相同的波长，以使所述WDM信道在所述WDM链路上在波长上复用。
3.一种通过WDM链路在发射机和接收机之间分配量子密钥的方法，包括：
在WDM链路上提供一个或多个量子信道以及一个或多个传统信道；
对所述一个或多个量子信道中的每一个以及所述一个或多个传统信道中的每一个指定不同的波长；
在所述一个或多个量子信道中的每一个上传送单光子信号；以及
在所述一个或多个传统信道中的每一个上传送数据，所述数据包括传统数据和触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述WDM链路中提供了两个量子信道和一个传统信道。
5.如权利要求4所述的方法，其中指定给所述两个量子信道和所述一个传统信道的所述波长为1,550nm左右。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述波长范围为1,475nm到1,590nm。
7.如权利要求6所述的方法，其中指定给所述两个量子信道的所述波长分别为1,549.33nm和1,551.18nm，指定给所述一个传统信道的所述波长为1,557.35nm。
8.如权利要求4所述的方法，其中在所述两个量子信道中的每一个上传送单光子信号的所述步骤包括：
从激光器发出脉冲；
将所述脉冲分为第一脉冲和第二脉冲；
延迟所述第一脉冲；
将偏振分束器形成的正交偏振的所述第一和第二脉冲通过所述WDM链路传送通过第二阵列波导光栅、光纤以及第一阵列波导光栅；
探测所述第一脉冲的一部分和所述第二脉冲的一部分以控制衰减器，所述衰减器用于在回程中衰减所述第一脉冲和所述第二脉冲；
反射所述第一和第二脉冲，使其具有90°的偏振旋转；
通过相位调制对所述第一脉冲进行调制；
由所述衰减器将所述第一脉冲和所述第二脉冲分别衰减为第一单光子和第二单光子；
通过所述WDM链路上将所述第一和第二单光子的脉冲传送通过所述第一阵列波导光栅、所述光纤和所述第二阵列波导光栅；
调制并延迟所述第二单光子脉冲；以及
探测第一调制的单光子脉冲和第二调制的单光子脉冲之间的干涉。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述光纤是标准单模光纤。
10.如权利要求8所述的方法，其中在所述传统信道上传送数据的所述步骤包括：
从激光器发出脉冲；
将前向数据脉冲在所述WDM链路上传送通过所述第二阵列波导光栅、所述光纤以及所述第一阵列波导光栅；
探测所述前向数据脉冲的一部分作为第一触发信号；
反射所述前向数据脉冲的另一部分，并将反射的数据脉冲在所述WDM链路上传送通过所述第一阵列波导光栅、所述光纤以及所述第二阵列波导光栅；以及
探测所述反射的数据脉冲作为第二触发信号。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一触发信号用于使每个所述量子信道上的所述第一脉冲的所述调制同步，并使所述第一脉冲和所述第二脉冲分别衰减为第一单光子和第二单光子的所述衰减同步；所述第二触发信号用于使所述第二单光子的调制同步，以及使对所述两个单光子脉冲之间的干涉结果的所述探测同步。
12.如权利要求3所述的方法，其中所述量子信道使用BB84协议。
13.一种用于量子密钥分配的通信系统，包括：
发射机，包括一个或多个量子发射单元以及一个或多个传统发射单元；
接收机，包括分别对应于所述一个或多个量子发射单元的一个或多个量子接收单元、以及分别对应于所述一个或多个传统发射单元的一个或多个传统接收单元；以及
WDM链路，用于链接所述发射机和所述接收机，
其中，所述WDM链路包括一个或多个量子信道以及一个或多个传统信道，所述一个或多个量子信道分别用于在所述一个或多个量子发射单元与所述一个或多个量子接收单元之间传送单光子信号，所述一个或多个传统信道分别用于在所述一个或多个传统发射单元和所述一个或多个传统接收单元之间传送数据，
其中，所述数据包括传统数据或触发信号，所述触发信号用于使所述量子信道上所述单光子的传送同步，
其中，所述传统信道和所述量子信道中的每个指定有互不相同的波长，以使所述传统信道和所述量子信道在所述WDM链路上在波长上复用。
14.如权利要求13所述的通信系统，其中，提供两个量子信道分别用于在两个量子传送单元和两个量子接收单元之间传送单光子信号，并提供一个传统信道用于在传统发射单元和传统接收单元之间传送数据。
15.如权利要求14所述的通信系统，其中，在每个所述量子信道上传送的所述单光子信号从具有1,475nm到1,590nm的波长范围的激光器生成。
16.如权利要求15所述的通信系统，其中，所述数据的波长范围为1,475nm到1,590nm。
17.如权利要求16所述的通信系统，其中，每个所述量子发射单元包括用于将激光器信号衰减为单光子信号的衰减器、以及用于调制所述激光器信号的调制器。
18.如权利要求17所述的通信系统，其中，每个所述量子接收单元包括用于调制所述单光子信号的调制器、以及用于探测所述单光子信号的单光子探测器。
19.如权利要求18所述的通信系统，其中，所述传统发射单元包括探测器，用于探测所述数据的一部分作为第一触发信号，以使每个所述量子发射单元的所述调制器同步。
20.如权利要求19所述的通信系统，其中，所述传统接收单元包括探测器，用于探测所述数据的另一部分作为第二触发信号，以使每个所述量子接收单元的所述调制器和所述单光子探测器同步。
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